[发明专利]一种可直接进行梯次利用的锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可直接进行梯次利用的锂离子电池及其制备方法，所述锂离子电池包括若干电芯和感知系统，所述电芯的内部或外部设置有若干传感器，所述传感器实时感知电芯在使用过程中的特征信息，所述感知系统读取传感器感知的电芯特征信息，并通过这些特征信息以一定的算法与评估方法估算每只电芯的实时SOH。本发明通过感知系统实时感知锂离子电池每只电芯的SOH状态，并以SOH为指标判定电芯是否符合梯次利用标准，免去了传统梯次利用过程中电芯拆解之后的状态分选过程，有效降低了梯次利用的人工成本和时间成本，提升梯次利用电池再次使用过程中的安全性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种可直接进行梯次利用的锂离子电池及其制备方法，属于锂离子电池及其二次利用技术领域。

背景技术

随着锂离子电池的市场规模不断扩大，退役电池的梯次利用越来越受到重视。锂离子电池的使用方式一般是以多只单体电芯串并联组成电池组进行使用的，经过一段时间的使用达到退役要求后，组内单体电池之间的状态及性能差异凸显，因此对退役电池进行梯次利用必须要找出组内的异常电芯及差异性较大的电芯，从而实现梯次利用的有效性，避免梯次利用时产生安全性和可靠性问题。

从梯次利用的方法上看，目前大部分研究都是先将电池组拆解成单体电芯后再进行筛选和性能判定。专利CN113118056A提供了一种锂电池梯次利用筛选方法，包括：步骤1：将退役电池包进行拆解，拆解成电池模组；步骤2：对电池模组初步筛选，筛选剔除外观以及化学性质不符合要求的电池模组；步骤3：步骤2筛选出的模组进行模组均衡后进行容量检测，剔除不满足容量要求的电池模组；步骤4：针对步骤3中筛选后的电池模组，预先设置模组容量区间，将处于同一容量区间的电池模组作为同一挡位可被梯次利用的电池组。专利CN108767340A提供了一种锂离子电池梯次利用的分组方法，首先将锂电池拆解成单体电池；将每一套锂电池系统的电池单独分级，先按照拆解时的电压和内阻分级，电压和内阻根据电池数量和梯次利用要求确定；然后将同一套系统的电池汇总分容，分容后根据电池容量大小进行分级；根据拆解时电池系统的铭牌，判定初始电池的容量，从而判定分容后电池的剩余比例；再将不同套系统的电池容量汇总；分容最后一步充电，将电池充至上限电压将电池充满电或其它固定电压，测试电池电压，作为第二次电压分级；将上述四次分级的数据汇总记录，根据分级数据，将电池配组，重新组装后投入使用。

这些方法由于无法掌握电池组内每只电芯准确的历史运行数据和在梯次利用前的状态特征，因此都需要先将电池组拆解成单体电芯后再进行筛选和性能判定，才能实现锂离子电池的梯次利用。

电芯性能差异性判断方面，目前大多数研究集中利用电芯的特征参数进行电芯性能的状态和性能预测。专利CN113996564A提供了一种基于特征数值分析的锂电池梯次利用分选方法及装置，获取对每个待测电池进行多次测量后得到的变化参数；根据所述开路电压，对每个所述待测电池进行第一次筛选，确定第一分选电池；根据所述第一分选电池进行充放电测试，确定多种电学性质参数，并统计对应的正态分布图；基于机器学习，根据所述正态分布图对所述第一分选电池进行分类，判断是否合格。专利CN111695642A提供了一种适用于梯次利用的电池模组筛选方法，首先，综合考虑退役动力电池内外部特性，辨识影响电池模组特性的主要参数。其次，根据主要参数建立单体电池与电池模组对应的SOC，SOH表征关系；最后，根据电池模组表征出的静动态参数，对电池模组进行第一次筛选，预测电池模组的动态特性，对电池模组进行第二次筛选，保证重组的电池模组特性更为相近。

这些方法在电芯性能和状态判断的数据来源上存在片面性，且算法较为复杂，无法反应电池组内电芯在使用过程中的全历史状态变化。因此难以有效实现梯次利用电池的安全性和可靠性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种可直接进行梯次利用的锂离子电池及其制备方法，其具体技术方案如下：